Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Отсюда следует важный вывод о том, что комплексообра-зование элементов в подземных водах, снижая концентрации свободных катионов и анионов, участвующих в образовании твердой фазы, всегда препятствует образованию этой фазы;
170
Поясним высказанную мысль. Если в воде возможны две конкурирующие реакции — образования труднорастворимого соединения и образования растворимого комплексного соединения, например,
Me"+ + nOH- = Me (OH)»(TB); Be2+ + 2OH- = Be (0?,,;
Me»+ + mF- = Ме?п~тт („•>; Be2+ + 2F- = BeF°2 (р.р),
то всегда происходит реакция
Me (0Н)П(ТВ) + яр = MePn (р.р) -f пОН".
Например, . Be (0Н)2(ТВ) + 2F- = BeF°2 (р.р) + 20Н",
и тогда часть Меп+ не участвует в образовании твердой фазы и вследствие комплексообразования остается в водном растворе. Эта часть будет тем больше, чем более растворимо соединение Me(OH)n и более устойчиво комплексное соединение MeFmn-m.
В пределе образование устойчивых комплексных соединений вообще может предохранять элемент от образования им твердой фазы. Это происходит в тех случаях, когда весь элемент связан в устойчивые комплексные соединения. Так, в болотных грунтовых водах, с высокими содержаниями фульво-кислот, Fe(IIl) не образует твердой фазы гидроксидов Fe(OH)3, поскольку вся его суммарная концентрация связана в устойчивые комплексные соединения Fe(OK)n3"2". Между тем, если не учесть этого факта, при расчете произведения аналитических концентраций Fe(III) и OH- можно получить вывод о мнимом и весьма значительном пересыщении эти;
болотных грунтовых вод по Fe(OH)3TB-
2. Если кинетика процесса кристаллизации определяете: скоростью химических реакций и мы имеем достижение Ш сразу по нескольким твердым соединениям, то важно знать, что из реальных подземных вод образование многокомпонентного соединения (состоящего из трех, четырех и более компонентов) менее вероятно, чем образование двухкомпонентно-го. Если, например, мы имеем подземную воду, пересыщенную одновременно по кальциту СаСОз и доломиту Ca(Mg) (С03)г, то возможность образования из нее кальцита гораздо большая, чем доломита. Причина в том, что вероятность образования зародышей кальцита путем столкновения двух частиц (WCaCO3 = K1OCaU+-OCo34-) выше, чем доломита путем столкновения четырех частиц Wc&Mg (со3)2 = к2аса2+-ам^+-а2со3»-) и' это означает, что WcaMg (COs), < ^сасо3- Аналогичным образом образование флюорита из пересыщенных по флюориту и фтор-апатиту маломинерализованных подземных вод, более вероятно, чем образование фторапатита. Причина в том, что
Wc&F% = K3OCaS+ O2F-, * Wq^ (Р04)з F- = К4а6Са2+ A3PO4S- Op-И ^Ca6 (PO4),.?« ^CaF2-
Образование в районах сульфидных месторождений гипергенных минералов меди — малахита Cu2(CO3)(OH)2 и азурита Cu3(CO3) 2 (OH)2 из щелочных вод вместо CuCO3 не является противоречием этому утверждению, поскольку в щелочных водах большая часть меди находится не в виде Cu2+, а в виде CuCO30, Cu2 (CO3)2+ и других карбонатных комплексов. По-этОхму названные гипергенные минералы образуются в результате реакций Cu2(C03)2+ + 20H- = Cu2(C03) (OH)2(T.) и т. д.
Из изложенного следует, что нельзя судить об образовании из многокомпонентных подземных вод какого-либо соединения только на основании факта их пересыщения по этому соединению. На осаждение твердых фаз из реальных многокомпонентных подземных вод, пересыщенных сразу по нескольким соединениям, влияют не только потенциальные термодинамические возможности, но и кинетические очередности осаждения.
6.2.2. Процессы, ведущие к формированию пересыщенных растворов в гидрогеохимических системах
Для кристаллизации твердой фазы из природных вод необходимо, чтобы эти воды приобрели состояние пересыщения по соединениям, составляющим эту твердую фазу. Процессов, ко-•орые могут вести к таким пересыщениям, достаточно много,
IO мы рассмотрим только главные из них.
Формирование пересыщенных растворов вследствие испари*
ельного концентрирования и вымораживания. Процесс испарительного концентрирования подземных вод имеет важное значение при осаждении различных соединений из грунтовых вод аридной зоны. Если уровень подземных вод находится на глубине менее 2—3 м, то происходит капиллярный подъем этих вод и их испарительное концентрирование. При этом, чем меньше глубина залегания грунтовых вод, тем интенсивнее это испарительное концентрирование и тем большую минерализацию они приобретают (рис. 6.12). По мере увеличения минерализации грунтовых вод в них увеличиваются концентрации ионов, образующих все более растворимые соли — сначала HCO3- CO32-, Ca2+ а затем последовательно SO42- Cl-, Na+ (рис. 6.1S).
По мере испарительного концентрирования грунтовых вод из них последовательно осаждаются сначала менее растворимые соли, а затем все более растворимые (рис. 6.14).
Одним из первых соединений, осаждающихся из грунтовых вод при испарительном концентрировании, является CaCO3-
172
Рис. 6.12. Зависимость между глубиной залегания и минерализацией грунтовых вод Каспийской низменности (по В. А. Ковде)
Рис. 6.13. Зависимость между составом и минерализацией грунтовых вод Голодной Степи; HCO3" в десятикратном масштабе (по В. А. Ковде)
